(57)【要約】  小型で、高い効率で紫外線を放射することができる紫外線照射装置を提供する。  この紫外線照射装置は、内部が負圧の状態で密閉された、紫外線透過窓を有する容器内に、半導体多層膜素子およびこの半導体多層膜素子に電子線を照射する電子線放射源を備えてなる。また、半導体多層膜素子は、Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ＜１，０＜ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）よりなる単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有する活性層を備え、電子線放射源からの電子線が半導体多層膜素子における活性層に照射されることにより、紫外線が半導体多層膜素子から紫外線透過窓を介して外部に放射される。また、電子線の加速電圧をＶ（ｋＶ）とし、前記活性層の厚みをｔ（ｎｍ）としたとき、下記式（１）を満足する。  式（１）：４．１８×Ｖ1.50≦ｔ≦１０．６×Ｖ1.54
2011152331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が負圧の状態で密閉された、紫外線透過窓を有する容器内に、半導体多層膜素子およびこの半導体多層膜素子に電子線を照射する電子線放射源を備えてなることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記半導体多層膜素子は、Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ＜１，０＜ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）よりなる単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有する活性層を備えてなり、
前記電子線放射源からの電子線が前記半導体多層膜素子における活性層に照射されることにより、紫外線が当該半導体多層膜素子から前記紫外線透過窓を介して外部に放射されることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記電子線の加速電圧をＶ（ｋＶ）とし、前記活性層の厚みをｔ（ｎｍ）としたとき、下記式（１）を満足することを特徴とする請求項２に記載の紫外線照射装置。
式（１）：４．１８×Ｖ1.50≦ｔ≦１０．６×Ｖ1.54
【請求項４】
前記電子線の加速電圧が２０ｋＶ以下であることを特徴とする請求項３に記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体多層膜素子に電子線を照射することによって紫外線が放射される紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近において、小型の紫外線光源の用途は広がりつつあり、例えばＵＶ硬化型インクジェットプリンタへの適用などの新しい技術も開発されている。
小型の紫外線光源としては、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体を用いた紫外線発光ダイオード（ＬＥＤ）が知られている。このような紫外線ＬＥＤにおいては、活性層を構成するアルミニウム（Ａｌ）を含むＧａＮ系化合物半導体におけるＡｌの組成比を変化させることにより、例えば３８０ｎｍ以下の紫外線領域における発光波長を調整することができる。
然るに、このような紫外線ＬＥＤは、半導体結晶中の欠陥による非輻射遷移や、例えばＭｇ等のｐ型不純物の活性化エネルギーが高いために低キャリア濃度とならざるを得ないｐ型半導体層が必要とされる構成上、活性層においてキャリアのオーバーフローや抵抗ロスが生じることによって、外部量子効率が低くなるため、紫外線光源として実用上問題がある。【０００３】
また、半導体素子を利用した紫外線光源としては、電子線放射源から半導体多層膜素子に電子線を放射することにより、当該半導体多層膜素子を発光させるものが知られている（特許文献１参照）。
このような紫外線光源によれば、ＬＥＤにおいて必須の要素であるｐ型半導体層を形成することが不要であるため、その品質の影響を受けることがなく、安定した紫外線を放射することが可能な紫外線光源を得ることができる。【０００４】
しかしながら、上記の紫外線光源においては、以下のような問題がある。
半導体多層膜素子を高い効率で発光させるためには、例えば数十ｋＶ以上の加速電圧によって加速された電子線を半導体多層膜素子に照射することが必要であり、これにより、半導体多層膜素子からＸ線が発生しやすい。そのため、 紫外線光源としては、Ｘ線を遮蔽する構造が必要となるため、小型の紫外線光源を得ることが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６６７１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、小型で、しかも、高い効率で紫外線を放射することができる紫外線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の紫外線照射装置は、内部が負圧の状態で密閉された、紫外線透過窓を有する容器内に、半導体多層膜素子およびこの半導体多層膜素子に電子線を照射する電子線放射源を備えてなることを特徴とする。【０００８】
本発明の紫外線照射装置においては、前記半導体多層膜素子は、Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ＜１，０＜ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）よりなる単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有する活性層を備えてなり、
前記電子線放射源からの電子線が前記半導体多層膜素子における活性層に照射されることにより、紫外線が当該半導体多層膜素子から前記紫外線透過窓を介して外部に放射されるものであることが好ましい。
また、前記電子線の加速電圧をＶ（ｋＶ）とし、前記活性層の厚みをｔ（ｎｍ）としたとき、下記式（１）を満足することが好ましい。
式（１）：４．１８×Ｖ1.50≦ｔ≦１０．６×Ｖ1.54
また、前記電子線の加速電圧が２０ｋＶ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の紫外線照射装置によれば、半導体多層膜素子における活性層の厚みが、電子線の加速電圧との関係で特定の範囲にあるため、紫外線を高い効率で放射することができ、しかも、電子線の加速電圧が低くても、高い効率が得られるため、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の紫外線照射装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
【図２】図１に示す紫外線照射装置における半導体多層膜素子の構成を示す説明用断面図である。
【図３】半導体多層膜素子における活性層の構成を示す説明用断面図である。
【図４】紫外線照射装置Ｃに係る電子線の加速電圧と発光効率との関係を示す発光効率曲線図である。
【図５】紫外線照射装置Ａ〜紫外線照射装置Ｅに係る電子線の加速電圧と発光効率との関係を示す発光効率曲線図である。
【図６】図５に示す曲線ａ〜曲線ｅにおける点Ｐ1 および点Ｐ2 に係る電子線の加速電圧と、活性層の厚みとの関係を示す曲線図である。
【図７】紫外線照射装置Ｃ、紫外線照射装置Ｆおよび紫外線照射装置Ｇに係る電子線の加速電圧と発光効率との関係を示す発光効率曲線図である。
【図８】本発明の紫外線照射装置の他の例における構成の概略を示す説明図であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は電子線放射源側から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の紫外線照射装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図、図２は、図１に示す紫外線照射装置における半導体多層膜素子の構成を示す説明用断面図である。
この紫外線照射装置１０は、内部が負圧の状態で密閉された外形が直方体状の容器（以下、「真空容器」という。）１１を有し、この真空容器１１は、一面（図１において下面）に開口を有する容器基体１２と、この容器基体１２の開口に配置されて当該容器基体１２に気密に封着された、紫外線を内部から外部に透過する紫外線透過窓１３とによって構成されている。
真空容器１１内には、紫外線透過窓１３の内面上に半導体多層膜素子２０が配設されると共に、半導体多層膜素子２０に対向した位置には、当該半導体多層膜素子２０に電子線を照射する電子線放射源１５が配設されており、電子線放射源１５および半導体多層膜素子２０は、真空容器１１の内部から外部に引き出された導電線（図示省略）を介して、真空容器１１の外部に設けられた、加速電圧を印加するための電子加速手段（図示省略）に電気的に接続されている。
【００１２】
真空容器１１における容器基体１２を構成する材料としては、石英ガラス等のガラスなどを用いることができる。
また、真空容器１１における紫外線透過窓１３を構成する材料としては、石英ガラスなどを用いることができる。
真空容器１１の内部の圧力は、例えば１０-4〜１０-6Ｐａである。
【００１３】
電子線放射源１５としては、例えば円錐状のモリブデンチップの周囲に電子引き出し用のゲート電極が近接して配置された構造のスピント型エミッターなどを用いることができる。
【００１４】
半導体多層膜素子２０は、例えばサファイアよりなる基板２１と、この基板２１の一面上に形成された例えばＡｌＮよりなるバッファ層２２と、このバッファ層２２の一面上に形成された、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有する活性層２５とにより構成されている。
この例における半導体多層膜素子２０は、活性層２５が電子線放射源１５に対向した状態で、基板２１が紫外線透過窓１３の内面に例えばＵＶ硬化性樹脂により接着されて固定されて配置されており、従って、電子線放射源１５からの電子線が、活性層２５側から照射される構成とされている。
基板２１の厚みは、例えば１０〜１０００μｍであり、バッファ層２２の厚みは、例えば１００〜１０００ｎｍである。
また、電子線放射源１５と半導体多層膜素子２０における活性層２５との離間距離は、例えば５〜１２０ｍｍである。
【００１５】
図３は、活性層の一例における構成を示す説明用断面図である。この活性層２５は、それぞれＩｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ＜１，０＜ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）からなる単一量子井戸構造または多重量子井戸構造であり、単一または複数の量子井戸層２６と単一または複数の障壁層２７とが、バッファ層２２上にこの順で交互に積層されて構成されている。
量子井戸層２６の各々の厚みは、例えば０．５〜５０ｎｍである。また、障壁層２７はその禁制帯幅が量子井戸層２６のそれよりも大きくなるように組成を選択され、一例としては、ＡｌＮを用いればよく、各々の厚みは量子井戸層２６の井戸幅より大きく設定され、具体的には、例えば１〜１００ｎｍである。
活性層２５を構成する量子井戸層２６の周期は、量子井戸層２６、障壁層２７および活性層２５全体の厚みや、用いられる電子線の加速電圧などを考慮して適宜設定されるが、通常、１〜１００である。
【００１６】
上記の半導体多層膜素子２０は、例えばＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）によって形成することができる。具体的には、水素および窒素からなるキャリアガスと、トリメチルアルミニウムおよびアンモニアからなる原料ガスとを用い、サファイアよりなる基板２１の（０００１）面上に気相成長させることにより、所要の厚みを有するＡｌＮからなるバッファ層２２を形成した後、水素ガスおよび窒素ガスからなるキャリアガスと、トリメチルアルミニウム、トリメチルガリウム、トリメチルインジウムおよびアンモニアからなる原料ガスとを用い、バッファ層２２上に気相成長させることにより、所要の厚みを有するＩｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ＜１，０＜ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）からなる単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有する活性層２５を形成し、以て、半導体多層膜素子２０を形成することができる。
【００１７】
上記のバッファ層２２、量子井戸層２６および障壁層２７の各形成工程において、処理温度、処理圧力および各層の成長速度などの条件は、形成すべきバッファ層２２、量子井戸層２６および障壁層２７の組成や厚み等に応じて適宜に設定することができる。
また、半導体多層膜の形成方法は、ＭＯＣＶＤ法に限定されるものではなく、例えばＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）なども用いることができる。
【００１８】
このような紫外線照射装置１０においては、電子線放射源１５から放出された電子は、電子線放射源１５と半導体多層膜素子２０との間に印加された加速電圧によって加速されながら、電子線として半導体多層膜素子２０における活性層２５に照射され、これにより、紫外線が半導体多層膜素子２０から紫外線透過窓１３を介して外部に放射される。
そして、本発明の紫外線照射装置１０においては、電子線放射源１５から放射される電子線の加速電圧をＶ（ｋＶ）とし、活性層２５の厚みをｔ（ｎｍ）としたとき、下記式（１）を満足するものである。
式（１）：４．１８×Ｖ1.50≦ｔ≦１０．６×Ｖ1.54
【００１９】
電子線の加速電圧と活性層２５の厚みとの関係において、活性層２５の厚みが過小（加速電圧が過大）である場合には、電子線の一部が活性層２５を通過してしまうため、活性層２５において電子正孔対の生成に寄与しない電子が増大する結果、高い効率で紫外線を照射することが困難となる。一方、活性層２５の厚みが過大（加速電圧が過小）である場合には、活性層２５における電子線が照射される表面側の層部分において、電子線のエネルギーが失われるため、活性層２５における裏面側の層部分において電子正孔対が生成されず、その結果、高い効率で紫外線を照射することが困難となる。
また、電子線の加速電圧は、２０ｋＶ以下であることが好ましく、より好ましくは５〜１３ｋＶである。電子線の加速電圧が２０ｋＶを超える場合には、半導体多層膜素子２０からＸ線が発生しやすいため、 Ｘ線を遮蔽する構造が必要となり、従って、装置の小型化を図ることが困難となり、また、電子線のエネルギーにより、半導体多層膜素子２０の熱ダメージが生じるため、好ましくない。
【００２０】
上記式（１）は、実験によって導かれたものである。以下、上記式（１）を導くために行った実験例について説明する。
【００２１】
〈実験例１〉
［バッファ層の形成］
ＣＶＤ装置の処理炉内に、サファイアよりなる基板（２１）を配置し、炉内圧力を１０ｋＰａ、炉内温度を１０８０℃に設定し、処理炉内にキャリアガスとして窒素ガスおよび水素ガスを流しながら、原料ガスとしてトリメチルアルミニウムおよびアンモニアを処理炉内に供給し、基板（２１）の（０００１）面に気相成長させることにより、厚みが６００ｎｍのＡｌＮ単結晶よりなるバッファ層（２２）を形成した。
【００２２】
［活性層の形成］
次いで、炉内圧力を１０ｋＰａ、炉内温度を１０８０℃に設定し、キャリアガスとして窒素ガスおよび水素ガスを流しながら、原料ガスとしてトリメチルアルミニウム、トリメチルガリウムおよびアンモニアを処理炉内に供給し、厚みが１ｎｍのＡｌ0.69Ｇａ0.21Ｎよりなる量子井戸層（２６）を形成し、その後、原料ガスとしてトリメチルアルミニウムおよびアンモニアを処理炉内に供給し、厚みが１５ｎｍのＡｌＮよりなる障壁層（２７）を形成した。このような量子井戸層（２６）および障壁層（２７）を形成する操作を合計で８回繰り返すことにより、厚みが１２８ｎｍ（８周期の量子井戸構造）の活性層（２５）を形成し、以て、半導体多層膜素子（２０）を形成した。
【００２３】
［紫外線照射装置の製造］
モリブデンチップを有するスピント型エミッターよりなる電子線放射源（１５）を、外形の寸法が４０ｍｍ×２５ｍｍ×２５ｍｍで、一面に７ｍｍ×５ｍｍの開口を有する、肉厚が４ｍｍのガラスよりなる容器基体（１２）の底面に配置した。一方、半導体多層膜素子（２０）を、寸法が７ｍｍ×５ｍｍ×４ｍｍの板状の石英ガラスよりなる紫外線透過窓（１３）の一面に、当該半導体多層膜素子（２０）の基板（２１）が当該紫外線透過窓（１３）に接するよう配置し、ＵＶ硬化樹脂によって接着して固定した。そして、紫外線透過窓（１３）を、半導体多層膜素子（２０）が電子線放射源（１５）に対向するよう、容器基体（１２）の開口に配置し、内部の圧力が１×１０-6Ｐａとなるよう排気すると共に、容器基体（１２）に紫外線透過窓（１３）を気密に封着することにより、真空容器（１１）を構成し、以て、紫外線照射装置を製造した。
ここで、電子線放射源（１５）と半導体多層膜素子（２０）における活性層（２５）との離間距離は３０ｍｍである。
【００２４】
また、活性層の形成工程において、量子井戸層（２６）および障壁層（２７）を形成する操作を、それぞれ１回、６回、１０回および１５回行ったこと以外は、上記と同様にして、それぞれ厚みが１６ｎｍ（量子井戸層の周期が１）、９６ｎｍ（量子井戸層の周期が６）、１６０ｎｍ（量子井戸層の周期が１０）、および２４０ｎｍ（量子井戸層の周期が１５）の活性層（２５）を有する半導体多層膜素子（２０）を備えた紫外線照射装置を製造した。
以下、活性層（２５）の厚みが１６ｎｍの紫外線照射装置を「紫外線照射装置Ａ」、活性層（２５）の厚みが９６ｎｍの紫外線照射装置を「紫外線照射装置Ｂ」、活性層（２５）の厚みが１２８ｎｍの紫外線照射装置を「紫外線照射装置Ｃ」、活性層（２５）の厚みが１６０ｎｍの紫外線照射装置を「紫外線照射装置Ｄ」、活性層（２５）の厚みが２４０ｎｍの紫外線照射装置を「紫外線照射装置Ｅ」とする。
そして、紫外線照射装置Ａ〜紫外線照射装置Ｅを作動させたところ、いずれも２４０ｎｍのピーク波長を有する紫外線を照射するものであることが確認された。
【００２５】
［試験］
紫外線照射装置Ａ〜紫外線照射装置Ｅについて、電子線の加速電圧を０〜２０ｋＶの範囲で段階的に変更して作動させ、放射される紫外線の出力を、紫外線領域の光に感度を有するフォトダイオードによって測定し、発光効率を求めた。ここで、本発明における発光効率は、半導体多層膜素子に入射された電子線パワーに対する、フォトダイオードで測定した出射光パワーの比によって求められるものである。
【００２６】
図４は、紫外線照射装置Ｃに係る電子線の加速電圧と発光効率との関係を示す発光効率曲線図である。この図４において、横軸は電子線の加速電圧（ｋＶ）、縦軸は発光効率（％）を示す。この図４の結果から、以下のことが理解される。
紫外線照射装置Ｃにおいては、電子線の加速電圧が０ｋＶから約５ｋＶとなるまでの間では、電子線の加速電圧が上昇するに従って発光効率が緩やかに増加し、電子線の加速電圧が約５ｋＶから約８ｋＶとなるまでの間では、電子線の加速電圧が上昇するに従って発光効率が急激に増加する、すなわち発光効率の増加率が高くなる。そして、電子線の加速電圧が約８ｋＶにおいて発光効率がピークに達し、電子線の加速電圧が約８ｋＶから約１０ｋＶとなるまでの間では、電子線の加速電圧が上昇するに従って発光効率が減少し、電子線の加速電圧が約１０ｋＶ以上では、電子線の加速電圧が上昇するに従って発光効率が緩やかに減少する、すなわち発光効率の低下率が、約８ｋＶから約１０ｋＶに比べると低くなる。
このように、紫外線照射装置Ｃに係る発光効率曲線には、電子線の加速電圧を上昇させたときに、発光効率の上昇率が高くなる点Ｐ1 および発光効率の低下率が低くなる点Ｐ2 が存在する。
【００２７】
図５は、紫外線照射装置Ａ〜紫外線照射装置Ｅに係る電子線の加速電圧と発光効率との関係を示す発光効率曲線図である。この図５において、横軸は電子線の加速電圧（ｋＶ）、縦軸は発光効率のピーク値を１とする発光効率の相対値を示し、曲線ａは紫外線照射装置Ａに係る発光効率曲線、曲線ｂは紫外線照射装置Ｂに係る発光効率曲線、曲線ｃは紫外線照射装置Ｃに係る発光効率曲線、曲線ｄは紫外線照射装置Ｄに係る発光効率曲線、曲線ｅは紫外線照射装置Ｅに係る発光効率曲線である。
図５の結果から、紫外線照射装置Ａ〜紫外線照射装置Ｅのいずれにおいても、それぞれの発光効率曲線を示す曲線ａ〜曲線ｅには、電子線の加速電圧を上昇させたときに、発光効率の上昇率が高くなる点Ｐ1 および発光効率の低下率が低くなる点Ｐ2 が存在することが理解される。すなわち、電子線の加速電圧が上昇するに従って発光効率が緩やかに増加し、点Ｐ1 を超えると、加速電圧が上昇するに従って発光効率が急激に増加してピークに達し、ピークを超えると、電子線の加速電圧が上昇するに従って発光効率が減少し、点Ｐ2 を超えると、電子線の加速電圧が上昇するに従って発光効率が緩やかに減少する。また、曲線ａ〜曲線ｅの各々において、点Ｐ1 は、接線の傾きが０．１５（ｋＶ-1）となる点であり、点Ｐ2 は、接線の傾きが−０．１（ｋＶ-1）となる点である。
そして、曲線ａ〜曲線ｅにおいて各点Ｐ1 に係る加速電圧の値から各点Ｐ2 に係る加速電圧の値までが、当該紫外線照射装置において高い効率で紫外線を放射し得る加速電圧の範囲であると考えられる。
【００２８】
図６は、図５に示す曲線ａ〜曲線ｅにおける点Ｐ1 および点Ｐ2 に係る電子線の加速電圧と、活性層の厚みとの関係を示す曲線図である。図６において、横軸は電子線の加速電圧（ｋＶ）、縦軸は活性層の厚み（ｎｍ）を示し、曲線ｐ１は、点Ｐ1 に係るプロット点を通過する近似曲線、曲線ｐ２は、点Ｐ2 に係るプロット点を通過する近似曲線である。  そして、電子線の加速電圧をＶとし、活性層の厚みをｔとして、曲線ｐ１に係る関数ｔ＝Ｆ1 （Ｖ）を解析したところ、ｔ＝１０．６×Ｖ1.54であり、一方、曲線ｐ２に係る関数ｔ＝Ｆ2 （Ｖ）を解析したところ、ｔ＝４．１８×Ｖ1.50であり、従って、ｔ（活性層の厚み）が、４．１８×Ｖ1.50以上で、かつ、１０．６×Ｖ1.54以下、すなわち４．１８×Ｖ1.50≦ｔ≦１０．６×Ｖ1.54を満足すれば、高い効率で紫外線を放射し得ることが理解される。
このようにして実験的に上記式（１）が導き出される。
【００２９】
〈実験例２〉
実験例１の活性層の形成工程において、炉内温度、トリメチルアルミニウムの流量およびトリメチルガリウムの流量を変更することにより、厚みが１ｎｍのＡｌ0.10Ｇａ0.90Ｎよりなる量子井戸層（２６）を形成し、厚みが１２８ｎｍ（量子井戸層の周期が８）の活性層（２５）を形成したこと以外は、紫外線照射装置Ｃと同様の構成の紫外線照射装置を製造した。以下、この紫外線照射装置を「紫外線照射装置Ｆ」とする。
また、実験例１の活性層の形成工程において、炉内温度、トリメチルアルミニウムの流量およびトリメチルガリウムの流量を変更することにより、厚みが１ｎｍのＡｌ0.90Ｇａ0.10Ｎよりなる量子井戸層（２６）を形成し、厚みが１２８ｎｍ（量子井戸層の周期が８）の活性層（２５）を形成したこと以外は、紫外線照射装置Ｃと同様の構成の紫外線照射装置を製造した。以下、この紫外線照射装置を「紫外線照射装置Ｇ」とする。
紫外線照射装置Ｆを作動させたところ、３７０ｎｍのピーク波長を有する紫外線を照射するものであることが確認され、紫外線照射装置Ｇを作動させたところ、２１５ｎｍのピーク波長を有する紫外線を照射するものであることが確認された。
【００３０】
紫外線照射装置Ｆおよび紫外線照射装置Ｇについて、電子線の加速電圧を０〜２０ｋＶの範囲で段階的に変更して作動させ、放射される紫外線の出力を、紫外線領域の光に感度を有するフォトダイオードによって測定し、発光効率を求めた。
【００３１】
図７は、紫外線照射装置Ｃ、紫外線照射装置Ｆおよび紫外線照射装置Ｇに係る電子線の加速電圧と発光効率との関係を示す発光効率曲線図である。この図７において、横軸は電子線の加速電圧（ｋＶ）、縦軸は、電子線の加速電圧が８ｋＶのときの発光効率の値を１とする発光効率の相対値を示し、曲線ｃは紫外線照射装置Ｃに係る発光効率曲線、曲線ｆは紫外線照射装置Ｆに係る発光効率曲線、曲線ｇは紫外線照射装置Ｇに係る発光効率曲線である。
図７の結果から、紫外線照射装置Ｃとは量子井戸層（２６）の組成が異なる紫外線照射装置Ｆおよび紫外線照射装置Ｇのいずれにおいても、紫外線照射装置Ｃと同様の発光効率曲線が得られることが理解され、従って、量子井戸層（２６）の組成に関わらず、上記式（１）を満足することにより、高い発光効率が得られることが理解される。
【００３２】
以上のように、本発明の紫外線照射装置によれば、半導体多層膜素子２０における活性層２５の厚みが、電子線の加速電圧との関係で特定の範囲にあるため、紫外線を高い効率で放射することができ、しかも、電子線の加速電圧が低くても、高い効率が得られるため、装置の小型化を図ることができる。
【００３３】
本発明の紫外線照射装置においては、真空容器内に、複数の半導体多層膜素子が配設されていてもよく、このような構成においては、複数の半導体多層膜素子が互いに発光波長の異なるものであってもよい。
例えば、図１に示す構成の紫外線照射装置において、発光波長が２５０ｎｍである半導体多層膜素子および発光波長が３１０ｎｍである半導体多層膜素子の２つの半導体多層膜素子を並ぶよう配置し、各半導体多層膜素子の活性層に共通の電子線放射源から電子線が照射されることにより、波長が２５０ｎｍおよび波長が３１０ｎｍの２つのピーク波長を有する紫外線を照射する紫外線照射装置が得られる。
また、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、発光波長が互いに異なる例えば２４個の半導体多層膜素子２０を縦横に並ぶよう配置し、全ての半導体多層膜素子２０に共通の電子線放射源１５から電子線が照射されることにより、複数のピーク波長（λ１、λ２、λ３、・・・）を有する紫外線を照射する紫外線照射装置１０が得られる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  紫外線照射装置
１１  真空容器
１２  容器基体
１３  紫外線透過窓
１５  電子線放射源
２０  半導体多層膜素子
２１  基板
２２  バッファ層
２５  活性層
２６  量子井戸層
２７  障壁層
【図１】
2011152331.tif 000003
【図２】
2011152331.tif 000004
【図３】
2011152331.tif 000005
【図４】
2011152331.tif 000006
【図５】
2011152331.tif 000007
【図６】
2011152331.tif 000008
【図７】
2011152331.tif 000009
【図８】
2011152331.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月2日(2012.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が負圧の状態で密閉された、紫外線透過窓を有する容器内に、半導体多層膜素子およびこの半導体多層膜素子に電子線を照射する電子線放射源を備えてなり、
前記半導体多層膜素子は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１，０＜ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）よりなる単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有する活性層を備えてなり、
前記電子線放射源からの電子線が前記半導体多層膜素子における活性層に照射されることにより、紫外線が当該半導体多層膜素子から前記紫外線透過窓を介して外部に放射され、
前記電子線の加速電圧をＶ（ｋＶ）とし、前記活性層の厚みをｔ（ｎｍ）としたとき、下記式（１）を満足することを特徴とする紫外線照射装置。
式（１）：４．１８×Ｖ１．５０≦ｔ≦１０．６×Ｖ１．５４
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記電子線の加速電圧が２０ｋＶ以下であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月12日(2012.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が負圧の状態で密閉された、紫外線透過窓を有する容器内に、半導体多層膜素子およびこの半導体多層膜素子に電子線を照射する電子線放射源を備えてなり、
前記半導体多層膜素子は、Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ＜１，０＜ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）よりなる単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有する活性層を備えてなり、
前記電子線放射源からの電子線が前記半導体多層膜素子における活性層に照射されることにより、紫外線が当該半導体多層膜素子から前記紫外線透過窓を介して外部に放射され、
前記電子線の加速電圧をＶ（ｋＶ）とし、前記活性層の厚みをｔ（ｎｍ）としたとき、下記式（１）を満足することを特徴とする紫外線照射装置。
式（１）：４．１８×Ｖ1.50≦ｔ≦１０．６×Ｖ1.54
【請求項２】
前記電子線の加速電圧が２０ｋＶ以下であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【国際調査報告】
2011152331.tif 000011
2011152331.tif 000012
2011152331.tif 000013
2011152331.tif 000014